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Garat, L.M. Análisis comparativo de la microestructura ósea y paleohistología en diferentes secciones de la columna vertebral de un plesiosaurio (elasmosáurido) del Cretácico Superior de Antártida.

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AGRADECIMIENTOS

En primer lugar, quiero expresar mi gratitud hacia mis directores. A la

Dra. Marianella Talevi, por su paciencia, tenacidad y dedicación en la dirección

de este trabajo, el cual no vería la luz sin su apoyo. Al Dr. Patricio José

O’Gorman, por sus aportes y sugerencias que han ayudado a mejorar el

manuscrito. También deseo agradecer al Dr. Ignacio Alejandro Cerda por

compartir su tiempo e instruirme en esta disciplina que he aprendido a amar.

A mi madre por su apoyo incondicional y su eterno cariño. A mis amigos

y compañeros de la Y.I.K.G.A. a quienes considero mi segunda familia.

Por último quisiera agradecer a los docentes y a la comunidad de la

Universidad Nacional de Río Negro (U.N.R.N.) que me formaron como

profesional, al Consejo Interuniversitario Nacional (C.I.N.) por el financiamiento

de este trabajo de grado y al Instituto de Investigación en Paleobiología y

Geología (I.I.P.G.) y a su director Silvio Casadío por haber brindado el espacio

y los instrumentos del Laboratorio de Microscopia para el análisis de las

muestras.


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ÍNDICE

RESUMEN……………………………………………………………………………..4

ABSTRACT…………………………………………………………………………... 6

CAPÍTULO 1 – INTRODUCCIÓN

1.1. Introducción……………………………………………………………………. 8

1.2. Hipótesis de trabajo…………………………………………………………..12

1.3. Objetivos………………………………………………………………………..12

1.4. Reseña histórica de estudios paleoshistológicos en plesiosaurios…13

1.5. Marco geológico……………………………………………………………….18

CAPÍTULO 2 – MATERIALES Y MÉTODOS

2.1. Sistemática paleontológica…………………………………………………21

2.2. Elementos analizados………………………………………………………..23

2.3. Preparación de los cortes paleohistológicos……………………………25

2.4. Análisis y documentación……………………………………………………28

2.5. Terminología……………………………………………………………………28

2.6. Abreviaturas institucionales………………………………………………...32

CAPÍTULO 3 – RESULTADOS

3.1. Descripciones paleohistológicas………………………………………….33

3.2. Índice de compactación……………………………………………………..49


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CAPÍTULO 4 – DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

4.1. Estadio ontogenético…………………………………………………………52

4.2. Marcas de crecimiento………………………………………………………..55

4.3. Suministro sanguíneo………………………………………………………..58

4.4. Índice compactación………………………………………………………….62

4.5. Conclusiones…………………………………………………………………..63

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………………………………………………65


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Resumen

Los miembros del orden Plesiosauria son un clado de Sauropterygia adaptados

a la vida acuática, cuyo biocrón se extiende desde el Triásico Tardío hasta el

Cretácico Tardío. Su distribución es cosmopolita, habiéndoselos registrado en

todos los continentes incluyendo la Antártida. Con el objetivo de analizar la

variación inter e intravertebral, se estudió comparativamente la microestructura

e histología ósea de cuatro elementos que representan distintas secciones de

la columna vertebral de un ejemplar de elasmosáurido (MLP 93-XII-20-1)

proveniente del Miembro Cape Lamb (Campaniano tardío – Maastrichtiano

temprano) de la Formación Snow Hill Island, Isla Vega, Península Antártica. La

selección de muestras empleadas para el análisis histológico consisten en

distintas secciones transversales de cuatro vertebras (cervical, pectoral, dorsal,

y caudal). Para cada elemento, excluyendo la vértebra pectoral, se efectuaron

tres secciones delgadas, una sección anterior, media y posterior. Se estudiaron

la microanatomía, histología y la compactación de cada sección. Los resultados

muestran que las características externas (fusión del arco neural al cuerpo

vertebral) e internas (tejido ampliamente remodelado con presencia de un

sistema circunferencial externo) son consistentes y sugieren que los elementos

analizados presentan características adultas. Todas las vértebras presentan un

alto grado de remodelación y un sistema fundamental externo que indica que el

individuo alcanzó la madurez esquelética. La vértebra caudal presenta el menor

grado de remodelación y conserva la mayor cantidad de líneas de crecimiento

detenido. Este elemento refleja con mayor aproximación la edad mínima del

individuo. La vértebra pectoral presenta mayor número de canales y

subcanales pertenecientes al sistema vascular. Considerando las secciones


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medias de los elementos vertebrales, se observa un aumento del índice de

compactación (IC) desde la región cervical hacia la región caudal. Estas

diferencias en la microestructura ósea son claramente identificables y brindan

un criterio a la hora de determinar qué elemento de la columna y en qué

porción del mismo realizar las secciones delgadas. Esto proporcionará una

mayor información a nivel paleohistológico que permitirá realizar inferencias de

índole paleobiológicas tales como estadio ontogenético, crecimiento diferencial

de diferentes partes del esqueleto, suministro sanguíneo, entre otras.

Palabras claves: Reptiles marinos. Plesiosauria. Histología ósea. Vértebras.


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Abstract

Members of the order Plesiosauria are a clade of Sauropterygia adapted to

aquatic life, its biochron extends from the Late Triassic to the Late Cretaceous.

Its distribution is cosmopolitan, having been registered in all continents

including Antarctica. In order to analyze the inter and intravertebral variations,

the microstructure and bone histology of four elements that represent different

sections of the spine of an elasmosaurid specimen (MLP 93-XII-20-1) from the

Cape Lamb Member were comparatively studied. The Cape Lamb Member (late

Campanian - early Maastrichtian) is part of the Snow Hill Island Formation, from

Vega Island, Antarctic Peninsula. The samples used for the histological analysis

were different cross sections from four vertebrae (cervical, pectoral, dorsal, and

caudal). For each element, excluding the pectoral vertebra, three thin sections

were made: an anterior, middle and posterior section. The microanatomy,

histology and compaction of each section were studied. The results showed that

the external characteristics (fusion of the neural arch to the vertebral body) and

internal (extensively remodeled tissue with the presence of an external

circumferential system) are consistent and suggest that the elements analyzed

have adult characteristics. All the vertebrae present a high degree of

remodeling and an external fundamental system that indicates that the

individual reached skeletal maturity. The caudal vertebra presents the least

degree of remodeling and retains the greatest number of arrested growth lines.

This element reflects more closely the minimum age of the individual. The

pectoral vertebra presents greater blood supply. Considering the middle

sections of the vertebral elements, an increase of the IC from the cervical region

towards the caudal region is observed. These differences in the bone


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microstructure are clearly identifiable and provide a criterion when determining

which element of the column and in which portion of it to make the thin sections.

This will provide more information at paleohistological level that will allow

making inferences of paleobiological nature such as ontogenetic stage,

differential growth of different parts of the skeleton, blood supply, among others.

Keywords: Marine Reptiles. Plesiosauria. Bone histology. Vertebrae.


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CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN

1.1. Introducción

Dentro del estudio microestructural del tejido óseo, la paleohistología es

una herramienta útil para entender varios aspectos de la biología de grupos

fósiles tales como la ontogenia, dinámica de crecimiento, dimorfismo sexual,

biomecánica, y paleoecología entre otros (Farlow et al., 1995; Padian, 1997).

El clado Plesiosauria (incluyendo Pistosauridae) cuyo biocrón se

extiende desde el Triásico Tardío hasta el Cretácico Tardío, constituye el grupo

más derivado dentro de los Sauropterygia (clado de reptiles diápsidos

acuáticos cuyo biocrón se extiende desde comienzos del Triásico hasta fines

del Cretácico) (Rieppel, 2000; O’Keefe, 2001, 2002, 2004; O’Gorman, 2013).

Su distribución es cosmopolita, habiéndoselos registrado en todos los

continentes incluyendo la Antártida. Esta distribución comprende zonas de

aguas cálido-templadas a relativamente frías (Kear, 2006), y de mares abiertos

a posibles registros en ambientes de mezcla (estuarinos, costeros) y

dulceacuícolas (Kear, 2006; Sato et al., 2005; Carignano y Varela, 2010;

O’Gorman, 2013; O'Gorman et al., 2011). Los plesiosaurios se caracterizan por

presentar una locomoción basada en la propulsión lograda mediante sus

extremidades anteriores y posteriores, que están transformadas en aletas. Este

grupo de reptiles cumplía todo su ciclo de vida en el ambiente acuático, siendo

vivíparos y con capacidad de regular su temperatura corporal (Bernard et al.,

2010; O´Keefe y Chiappe, 2011; Fleischle et al., 2018). La morfología

observada en los plesiosaurios varía entre dos grandes planes corporales

extremos 1) pliosauromorfo, que se caracteriza por un cráneo relativamente


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grande y una región cervical relativamente corta y 2) plesiosauromorfo,

caracterizado por un cráneo relativamente pequeño y una región cervical

relativamente larga (Welles, 1943; Brown, 1981; O'Keefe, 2001a, 2002, 2004a;

O’Gorman, 2013). Dentro de este último morfotipo se encuentran los

elasmosauridos. La dieta inferida es diferente para los dos morfotipos

mencionados. Para los pliosauromorfos, como predadores de ataque rápido, se

supone una dieta compuesta por peces y otros reptiles marinos (O'Keefe,

2002), en tanto que para el morfotipo plesiosauromorfo, que debido a sus

proporciones corporales, posiblemente fueron incapaces de perseguir de

manera sostenida a sus presas, se ha propuesto una dieta basada en peces

pequeños e invertebrados (Mc Henry et al., 2005). Por otro lado se han

registrado gastrolitos asociados a plesiosaurios (Everhart, 2005; Cerda y

Salgado, 2008; Cicimurri y Everhart, 2001; Gasparini y Salgado, 2000;

O'Gorman et al., 2012a y 2013a; Schmeisser y Gillette, 2009; entre otros). La

función de estos elementos es aún discutida, habiéndose planteado varias

hipótesis al respecto (Wings, 2007). Entre las hipótesis más citadas están la de

control de la flotación y trituración de la ingesta, siendo esta última la más

aceptada por diferentes autores (Cerda y Salgado, 2008; Cicimurri y Everhart,

2001; O'Gorman et al., 2012a).

Los registros de plesiosaurios en la Patagonia argentina provienen del

norte (Río Negro), centro (Chubut) y del suroeste (Santa Cruz). Las primeras

descripciones de materiales pertenecientes a plesiosaurios fueron dadas a

conocer por Ameghino (1893) y posteriormente por Cabrera (1941) quien

describió y nominó Aristonectes parvidens Cabrera 1941, una nueva especie

de plesiosaurio del Cretácico Superior de la Provincia de Chubut. Luego de


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estos trabajos se abandonaron los estudios sobre plesiosaurios, reiniciándose

recién en la década del 80. En 1985 Gasparini y Goñi describieron un ejemplar

proveniente de la Formación Allen (Campaniano Superior–Maastrichtiano

Inferior) de Lago Pellegrini y lo asignaron a una nueva especie de Polycotylidae

“Trinacromerum lafquenianum”. Posteriormente, con el hallazgo de dos

ejemplares similares y más completos se modificó la asignación refiriendo los

tres ejemplares a Elasmosauridae indet. (Gasparini y Salgado, 2000). En 1990,

Gasparini y Spalletti dieron a conocer una nueva especie de cocodrilo

Dyrosauridae al que denominaron Sulcusuchus erraini Gasparini y Spalleti

1990, hallado en el Campaniano superior–Maastrichtiano inferior de la provincia

de Río Negro. Posteriormente, materiales más completos, permitieron

reconocer que se trataba de un Polycotylidae (Gasparini y de la Fuente, 2000).

En 2003 se describieron nuevos materiales correspondiente a Elasmosauridae

provenientes del Maastrichtiano superior de la Formación Jagüel, hallados en la

zona del Salitral de Santa Rosa, provincia de Río Negro, asignándoselos cf.

Mauisaurus y a la nueva especie, Tuarangisaurus? cabazai Gasparini, Salgado

y Casadío, 2003. En la misma localidad pero provenientes de la Formación

Allen (Campaniano superior–Maastrichtiano inferior) se hallaron restos

referibles a Polycotylidae (Salgado et al., 2007; O’Gorman et al., 2011). En la

última década los estudios sobre plesiosaurios patagónicos han incrementado

su desarrollo, incluyendo revisión de materiales, clarificación de afinidades

sistemáticas, reconocimiento de nuevas especies y desarrollo de enfoques

ontogenéticos, morfofuncionales y paleoecológicos (O’Gorman, 2013, 2015,

2016a, 2016b, 2016c; O’Gorman et al., 2010, 2011, 2012b, 2013a, 2013b, 2014


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a; 2014b, 2015; O’Gorman y Varela, 2010; O’Gorman y Gasparini, 2012; Talevi

y Fernández, 2015).

Fuera del ámbito patagónico pero en el mismo contexto estratigráfico es

importante destacar el hallazgo de vértebras y dientes aislados en las

localidades de Ranquilcó y Calmucó, en Mendoza, provenientes de la

Formación Loncoche (González Riga, 1999; Previtera y González Riga, 2008).

Por otro lado el primer material de plesiosaurios descubierto en el sector

Antártico fue descripto por del Valle et al. (1977). A mediados de los 80’s

Gasparini y colaboradores describieron un nuevo material más completo

referible a Elasmosauridae proveniente de la Isla Marambio (Seymour)

colectado en la Formación López de Bertodano, Maastrichtiano (Gasparini et

al., 1984). En 1989, se dio a conocer el hallazgo de un cráneo en la Isla

Marambio (Seymour) en la Formación López de Bertodano, que corresponde al

holotipo de Morturneria seymourensis asignado originalmente a la Familia

Cryptoclididae (Chatterjee y Small, 1989). Posteriormente se ha considerado a

esta forma como un sinónimo junior de Aristonectes parvidens Cabrera, 1941

(Gasparini et al., 2003 y recientemente revalidado por O’Keefe et al., 2019). En

2008 se reportó por primera vez la presencia de la familia Polycotylidae sobre

la base de una cintura pélvica hallada en la Isla James Ross proveniente de

niveles de la Formación Santa Marta, de edad coniaciana (D'angelo et al.,

2008) o santoniana (Olivero y Medina, 2000). En 2010, O'Gorman et al. dio a

conocer un nuevo registro de Aristonectes en el Miembro Sandwich Bluff de la

Formación López de Bertodano (Isla Vega). En 2011, Kellner et al. describieron

material referido a Plesiosauria indet. proveniente de los niveles inferiores

(Santoniano) de la Formación Santa Marta. Posteriormente O'Gorman (2012)


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reportó por primera vez elasmosáuridos en niveles del Campaniano inferior de

la Formación Santa Marta (Isla James Ross). Al igual que con los plesiosaurios

patagónicos, en la última década los trabajos en plesiosaurios antárticos no ha

dejado de crecer (O´Gorman 2012, 2013; O´Gorman et al., 2012, 2013b,

2014a, 2015b, 2016, 2017a, 2017b, 2017c; Novas et al., 2015, entre otros).

Con el objetivo de complementar el creciente conocimiento de la

anatomía de los plesiosaurios antárticos, en este trabajo final de grado se

estudia comparativamente la microestructura ósea de cuatro elementos

vertebrales (cervical, pectoral, dorsal y caudal) pertenecientes a un plesiosaurio

elasmosáurido proveniente de niveles del Maastrichtiano inferior del Miembro

Cape Lamb de la Formación Snow Hill Island, Isla Vega, Archipiélago James

Ross, Antártida.

1.2. Hipótesis de trabajo

Las hipótesis que orientaron este trabajo son las siguientes:

(1) La microestructura e histología ósea a lo largo de la columna vertebral

es variable.

(2) La microestructura ósea varía a lo largo de un mismo elemento.

(3) El suministro sanguíneo varía en las diferentes vértebras del ejemplar

estudiado.

(4) A partir de la microestructura e histología ósea es posible inferir

aspectos paleobiológicos de los plesiosaurios elasmosáuridos.

1.3. Objetivos


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En esta tesis de grado se aumenta la muestra del estudio preliminar de

Talevi (2015). Los objetivos del presente trabajo de tesis son:

(1) Caracterizar los patrones de microestructura ósea e histología en

distintas regiones de la columna vertebral en elasmosáuridos.

(2) Detectar las principales variaciones a nivel intervertebral en

elasmosáuridos.

(3) Analizar cómo varía el grado de compactación y de remodelación en un

mismo elemento óseo.

(4) Analizar la estructura interna de los centros vertebrales y del sistema

vascular intravertebral.

(5) Integrar los resultados obtenidos del análisis de la microestructura ósea

con aspectos paleobiológicos.

Para cumplir con los objetivos mencionados se realizó una búsqueda

bibliográfica de antecedentes sobre estudios paleohistológicos en

plesiosaurios; se seleccionaron vértebras de diferentes porciones de la

columna vertebral de un ejemplar de plesiosaurio elasmosáurido y se los

procesó para la obtención de secciones delgadas; se describió en detalle la

microestructura e histología de las muestras seleccionadas; y se compararon

las diferentes vértebras que constituyen la columna vertebral.

1.4. Reseña histórica de estudios paleohistológicos en plesiosaurios

Varios aspectos vinculados a la biología de formas extintas de

vertebrados pueden ser inferidos a partir del estudio microestructural del tejido

óseo (Chinsamy, 2005; Erickson, 2005). Su utilización se fundamenta en el

hecho de que distintos tejidos y estructuras histológicas tienen un origen y rol


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común entre los diferentes linajes de tetrápodos (de Ricqlès et al., 1991), lo

cual permite inferir varios procesos y fenómenos biológicos en grupos extintos.

Durante el Mesozoico, uno de los procesos evolutivos más significativos

fue la adaptación secundaria de tetrápodos al medio marino. Varios linajes de

reptiles no vinculados filogenéticamente entre sí sufrieron profundas

modificaciones del esqueleto tales como la transformación de los miembros en

aletas o paletas (Motani, 2009). Estos linajes, varios de los cuales conquistaron

los océanos de todo el mundo (Motani, 2009), comprenden a ictiosaurios,

sauropterigios (incluyendo los plesiosaurios), mosasaurios, tortugas y

cocodrilos metriorrínquidos, siendo los primeros cuatro los más exitosos en

términos de diversidad específica. Por otra parte, ictiosaurios, plesiosaurios y

mosasaurios, habrían desarrollado la viviparidad y el control interno de la

temperatura (Organ et al., 2009; Bernard et al., 2010; O´Keefe y Chiappe,

2011; Fleischle et al., 2018). De las diversas problemáticas que pueden ser

abordadas en estudios de tipo paleohistológico, quizás una de las más

relevantes en reptiles marinos sea aquella relacionada con la paleobiología.

A pesar de que en los últimos años se ha incrementado notoriamente el

conocimiento de la paleobiología de los reptiles marinos, es aún escaso el

conocimiento de las modificaciones de su estructura histológica que

acompañaron la conquista del medio marino. En el caso particular de los

plesiosaurios, Wiffen y colaboradores (1995) y Fostowicz-Frelik y Gazdzicki

(2001), realizaron observaciones histológicas en distintos huesos (vértebras,

costillas, húmero y falanges) de plesiosaurios juveniles y adultos del Cretácico

Superior de Nueva Zelanda y Antártida, respectivamente, infiriendo una única

trayectoria ontogenética en la histogénesis esquelética de estos animales.


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Estas contribuciones están basadas en que la microestructura ósea es

considerada como indicativo del estado ontogenético, adaptaciones

biomecánicas y fisiología. La trayectoria ontogenética es interpretada dentro del

marco de desarrollo heterocrónico. Según Wiffen y colaboradores (1995)

durante el crecimiento de un plesiosaurio, sus huesos cambian y desarrollan

osteoporosis, se tornan más porosos disminuyendo el espesor del hueso

cortical y expandiendo la cavidad medular. De igual modo, la condición

paquiostótica (incremento de la masa ósea) ha sido reportada por Cruickshank

y colaboradores (1996) en un pliosaurio juvenil y por Ossa-Fuentes et al. (2017)

en un elasmosáurido juvenil de Antártida. En virtud de lo mencionado, el

incremento de la masa ósea en plesiosaurios ha sido considera una

característica de animales jóvenes que se mantienen cercanos a la costa,

mientras que la osteoporosis es asociada con individuos adultos. Sin embargo,

en nuevos estudios (Street y O´Keefe, 2010; Talevi y Fernández 2011, 2015;

Talevi, 2015; Liebe y Hurum, 2012) se observó que no todos los plesiosaurios

siguen la trayectoria ontogenética planteada y no se ha logrado encontrar una

correlación directa entre el estadio ontogenético y el grado de compactación.

Por su parte, Klein (2010) describe la histología de varios sauropterigios

basales del Triásico Medio de la cuenca germánica y los interpreta en un

contexto filogenético. Para caracterizarlos, define distintos morfotipos (con su

correspondiente histología) para los húmeros de Nothosaurus, Cymatosaurus y

Anarosaurus. Sus resultados mostraron que la presencia de hueso fibrolamelar

indicaría un incremento en las tasas de crecimiento y en las tasas metabólicas.

Además, la existencia tipológica de este tejido en sauropterigios, retrocedería

su aparición al Triásico Medio (Anisiano temprano). Estas particularidades


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explicarían, en parte, el éxito y continuidad de dicho grupo durante el Jurásico

para más tarde dar origen a la radiación de los plesiosaurios. Por otro lado

Wintrich et al. (2017) reportaron un plesiosaurio del Triásico Tardío procedente

de Alemania. Este plesiosaurio fue reconocido como un miembro basal de la

familia Pliosauridae. Su histología sugiere una tasa metabólica alta y un

crecimiento rápido. Estas características habrían ayudado al desarrollo de una

mayor velocidad de nado y la búsqueda eficiente de alimentos en el mar

abierto; y a su vez corroborarían la hipótesis de que la vida en mar abierto

facilitó la supervivencia de plesiosaurios frente a la extinción producida a fines

del Triásico. O’Keefe et al. (2019) analizan muestras histológicas de un

individuo fetal y un adulto grávido de Polycotylus demostrando que los

policotílidos tenían tasas de crecimiento fetales muy altas y que el tamaño al

nacer era grande. Estos datos junto con aquellos analizados por Wintrich et al.

(2017) en el plesiosaurio Triásico más antiguo encontrado, confirman que las

tasas de crecimiento rápido evolucionaron en el Triásico. Asimismo en

plesiosaurios, se han reconocido ciertas patologías óseas (eg. síndrome de

decompresión) vinculadas al medio de vida acuático permitiendo conocer

aspectos precisos de la fisiología y paleoecología de este grupo (Farke, 2007;

Rothschild y Storrs, 2003; Rothschild, 2008; Rothschild et al., 2018; entre

otros).

Los antecedentes de trabajos paleohistológicos de plesiosaurios

publicados en Argentina, comienzan con una descripción ofrecida por Gasparini

y Salgado (2000) de un fragmento de hueso pélvico de un elasmosáurido y un

estudio histológico en elasmosáuridos juveniles y adultos realizado por Salgado

et al. (2007). Recientemente Talevi y Fernández (2011, 2015) observaron la


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remodelación ósea del postcráneo de un elasmosáurido. El estudio comparó el

grado de compactación y remodelación de distintos elementos óseos

poscraneanos. Los resultados obtenidos indicaron que, si bien la

microestructura es un elemento indicativo del grado de maduración del

individuo, para establecer estadios ontogenéticos es importante tomar

muestras de la mayor cantidad de elementos óseos que sea posible, y no basar

la determinación en elementos aislados. En otra publicación elaborada por

Talevi (2015), se analizaron diferentes secciones transversales realizadas a un

cuerpo vertebral caudal perteneciente a un plesiosaurio recuperado de la

Formación Snow Hill Island (Maastrichtiano inferior), Isla Vega, Antártida, con el

objetivo de examinar cómo varía el grado de compactación y de remodelación

en un mismo elemento. Los resultados muestran que las características

externas (fusión del arco neural al cuerpo vertebral) e internas (tejido

ampliamente remodelado) son consistentes y sugieren que el elemento

analizado presenta características adultas. El elemento analizado tenía una

estructura interna compacta, lo que indicaría que, contrariamente a lo supuesto

previamente, el grado de compactación de un hueso no es un buen indicador

del estadio madurativo de un individuo, al menos en plesiosaurios. A su vez

observó que el elemento analizado presenta un gran foramen nutricio en su

región ventral, el cual se continúa en el interior del cuerpo vertebral con un gran

canal conectado con senos sanguíneos, que permiten inferir un flujo conspicuo

dentro del cuerpo vertebral (Talevi, 2015). Asimismo, O´Gorman et al. (2016)

hicieron una descripción histológica de un aristonectino perinatal, proveniente

de Isla Marambio, Formación López de Bertodano. El análisis proporcionó

información valiosa sobre las primeras etapas de la ontogenia de estos


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vertebrados. Las características morfoanatómicas se encuentran en

concordancia con las características paleohistológicas, mostrando caracteres

de un ejemplar perinatal. El análisis paleohistológico muestra una osificación

endocondral incompleta (retención de un núcleo cartilaginoso calcificado en

región medular), predominio del tejido óseo primario sin remodelación

secundaria, falta de osteonas primarias/secundarias y de marcas de

crecimiento en el hueso cortical, y espacios vasculares simples.

1.5. Marco geológico

El material procede del Miembro Cape Lamb de la Formación Snow Hill

Island (Campaniano superior – Maastrichtiano inferior), Isla Vega, Antártida. La

Formación Snow Hill Island pertenece el Grupo Marambio (Rinaldi, 1982), que

también incluye las formaciones Santa Marta, Rabot, Snow Hill Island, Haslum

Crag y López de Bertodano (Olivero, 2012). El Grupo Marambio está expuesto

en el archipiélago de James Ross.

Esta unidad es interpretada como un ambiente marino somero, y está

caracterizada por pelitas y areniscas limosas de grano fino de un offshore

basal, que pasan gradacionalmente a areniscas netas de un nearshore marino

proximal (Pirrie et al., 1991; Olivero et al., 1992, 2008; Marenssi et al., 2001).

En el Miembro Cape Lamb se encuentra una rica fauna; en ella se han

registrado cefalópodos, como los ammonoideos Gunnarites, Diplomoceras y

Jacobites, el nautiloide Eutrephoceras, los bivalvos Pinna sp. y Lahillia sp.,

anélidos, y decápodos tales como Hoploparia sp. (Pirrie et al., 1991; Olivero et

al., 1992), así como también plesiosaurios (Martin et al., 2007; O´Gorman et al.,

2012).


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Figura 1. Mapa A) Península Antártica. B) Isla Vega. C) Detalle del Miembro Cape Lamb. La

estrella muestra la localidad de donde fue colectado el ejemplar MLP 93-XII-20-1. Tomado y

modificado de Concheyro et al., 2014 y O´Gorman et al., 2015b.


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CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS

2.1. Sistemática Paleontológica

El ejemplar analizado pertenece a un plesiosaurio elasmosáurido del

Miembro Cape Lamb de la Formación Snow Hill Island, Isla Vega (Antártida).

La familia Elasmosauridae es un grupo monofilético de plesiosaurios con

cuellos extremadamente largos que surgieron durante el Cretácico temprano y

se extinguieron durante la extinción masiva del Maastrichtiano / Daniano

(Ketchum y Benson, 2010, 2011; Benson y Druckenmiller, 2014). Los

elasmosáuridos son el grupo más diverso de plesiosaurios del Cretácico Tardío

y tienen una distribución cosmopolita (Welles 1962, Vincent et al., 2011, Kubo

et al., 2012), incluyendo algunos de los reptiles marinos más conocidos

(Welles, 1952, 1962; Persson, 1963; Brown, 1981; Carpenter, 1996, 1999;

Bardet et al., 1999; Kear, 2003).

El siguiente cladograma está basado en los resultados de O´Gorman et

al. (2015b), mostrando las relaciones internas dentro de la familia.


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Tomado y modificado de O´Gorman et al., 2015b.

Ejemplar MLP 93-XII-20-1.

Sauropterygia Owen, 1860

Plesiosauria de Blainville, 1835

Plesiosauroidea Welles, 1943

Elasmosauridae Cope, 1869

Elasmosauridae gen. et sp. indet.

Procedencia geográfica y estratigráfica. Miembro Cape Lamb de la

Formación Snow Hill Island (Campaniano tardío – Maastrichtiano temprano),

Isla Vega, Antártida. Particularmente de niveles asignados al Maastrichtiano

inferior.

Comentarios. Los materiales se refieren a elasmosáuridae por la presencia de

vértebras cervicales elongadas y cara articular con concavidad ventral (Benson

and Druckenmiller, 2014). Si bien ambos caracteres están poco marcados en la


2019

22

vértebra cervical seccionada por tratarse de una vértebra cervical posterior.

Asimismo otros caracteres observados en el material tales como caudales con

un único foramen ventral es compatible con esta asignación. Las

características externas (fusión del arco neural al cuerpo vertebral) e internas

(tejido ampliamente remodelado) indican que los elementos tendrían rasgos de

un ejemplar adulto no senil.

2.2. Elementos analizados

La selección de muestras empleadas para el análisis histológico consiste

en 10 secciones transversales (Fig. 2) de cuatro elementos vertebrales que

representan distintas porciones de la columna vertebral (Fig. 3) pertenecientes

a un mismo ejemplar de un elasmosáurido indet. (MLP 93-XII-20-1). Tres

secciones (anterior, media y posterior) de una vértebra cervical, una sección

(media) de una vértebra pectoral, tres secciones (anterior, media y posterior) de

una vértebra dorsal y tres secciones (anterior, media y posterior) de un vértebra

caudal. En relación a la vértebra caudal, en este trabajo se realiza una re-

descripcion del estudio realizado por Talevi (2015).


2019

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Figura 2. Secciones transversales (anterior, media y posterior) de los elementos vertebrales

(cervical, pectoral, dorsal y caudal).


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Figura 3. Vértebras cervical, pectoral, dorsal y caudal de un Elasmosauridae indet. en vista

anterior. Escala 1 cm. Tomado y modificado de Taylor y Wedel, 2013.


2019

25

2.3. Preparación de los cortes paleohistológicos

En total, se examinaron 10 secciones delgadas, las cuales fueron

realizadas en el Laboratorio de Cortes del Departamento de Geología de la

Universidad Nacional de San Luis, provincia de San Luis, Argentina. Para la

obtención de dichas secciones se siguió el protocolo propuesto por Chinsamy y

Raath (1992) que consiste en:

(1) Medición y registro de los datos: esta metodología es un proceso

destructivo, por esta razón es primordial registrar los aspectos morfológicos y

anatómicos del hueso antes de comenzar con la operación, por ejemplo el

tamaño y forma, indicadores de edad, dimensiones, sexo, etc.

(2) Fotografía: existen dos aspectos en la fotografía en este tipo de

estudios, el primero, es la necesidad de preservar un registro preciso de su

morfología antes de seccionar el hueso. La segunda es la de compilar un

registro fotográfico del resultado final del seccionamiento.

(3) Inmersión en resina de la muestra a examinar: comúnmente los huesos

fósiles son relativamente quebradizos, por lo que habitualmente es necesario

embutirlos en una resina u otro medio de soporte adecuado para reforzar la

estructura del tejido y prevenir que se aplaste o desintegre durante el proceso

de seccionamiento y pulido. Para evitar el desperdicio de resina y también

facilitar un mejor manejo, se recomienda cubrir la muestra hasta alcanzar una

superficie de 0.5 a 1 cm de resina plástica alrededor del espécimen. Luego se

la somete en una cámara hermética al vacío para ayudar a liberar las burbujas

de aire atrapadas y así mejorar la penetración de la resina.


2019

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(4) Corte de la muestra: existe una variación en el tejido óseo dentro de

diferentes huesos del mismo individuo o especie e incluso en diferentes

regiones del mismo hueso, por esta razón, es importante registrar en que

región se elaboró el corte y cuál era la orientación de la sección (transversal,

longitudinal, tangencial, etc.). Una vez registrada la región del corte y la

orientación del mismo, se prosigue a emitir el seccionamiento de la muestra

con un cortador de rocas de cuchillas diamantadas refrigerada por agua. Las

dimensiones del corte (espesor y diámetro) están dictadas por la capacidad de

la máquina de corte y el tamaño del portaobjetos de vidrio que se montará a la

sección delgada.

(5) Desbaste y pulido de la muestra: la superficie de corte se va

desgastando sucesivamente sobre unos discos abrasivos de pulido hasta que

la superficie esté totalmente plana, lisa y libre de marcas de arañazos. El pulido

se puede realizar manual o mecánicamente. Cuando el pulido es manual se

emplean hojas de vidrio con una pasta abrasiva y la muestra se trabaja

realizando pequeños movimientos circulares aplicando presión con la mano.

Cuando el pulido es mecánico se utiliza un aparato que consiste en un disco

abrasivo a prueba de agua fijada a una rueda giratoria. Antes del pulido final, la

muestra es lavada con agua y secada. El exceso de humedad en la muestra se

retira con el uso de unas toallas de papel.

(6) Colocación de un cubreobjetos y etiquetado: una vez finalizado el

desbaste y el pulido, la superficie desgastada es montada en un vidrio para

proveer una mejor resolución óptica y luego es etiquetado con un código de

identificación.


2019

27

(7) El terminado: esta etapa consiste en el chequeo continúo del espesor de

la muestra (previo al montaje del cubreobjetos) con un microscopio y verificar la

ausencia de marcas de pulido y que el grosor final de la sección delgada sea

adecuada para el propósito histológico (alrededor de los 120 µm a 20 µm

dependiendo del elemento a analizar).

2.4. Análisis y documentación

El análisis de los cortes incluyó una detallada descripción de los tejidos

así como el cálculo del índice de compactación (expresado como el porcentaje

ocupado realmente por tejido óseo en un área determinada) (Talevi, 2015). Las

imágenes obtenidas fueron procesadas mediante el programa ImageJ

(Rasband, 2003).

Para el análisis y la descripción histológica se trabajó con un

microscopio óptico binocular de luz polarizada Nikon Eclipse E200-LED con

oculares 10x, objetivos 5x y 10x. Para la obtención de los detalles histológicos

se tomaron fotografías con una cámara fotográfica digital Nikon Coolpix P6000

de 13,5 megapixeles. Estas imágenes han sido procesadas mediantes el

programa Adobe Illustrator CS6.

2.5. Terminología y abreviaciones

Los términos histológicos utilizados en el texto y las abreviaciones

correspondientes son las siguientes:

Annulus (plural= Annuli) (A): marca de crecimiento más estrecha que las

zonas y que corresponde a un periodo lento de crecimiento.


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Canal haversiano (CH): canal que se encuentra en el centro de un osteón

secundario.

Canales de Volkmann: conducto que comunica los de sistemas de Havers

entre sí.

Canalículi (CA): prolongaciones citoplasmáticas que comunican una célula

ósea con otra.

Cavidades de erosión (CE): espacios dentro del tejido óseo originadas por

resorción.

Córtex (C): el término hace referencia al aspecto topográfico de la arquitectura

ósea. El córtex o región cortical, es la parte periférica o externa de un hueso.

Fibras de Sharpey (FS): procesos fibrilares anexos de tejidos blandos (e.g.,

músculos, tendones) dentro de tejidos esqueletales mineralizados.

Laguna osteocítica (LO): pequeñas áreas ocupadas por osteocitos en el

hueso viviente. Éstas pueden estar vacías u ocupadas por minerales en el

hueso fósil.

Línea de cementación (LC): líneas delgadas de discontinuidad que se

encuentran en los tejidos óseos. Pueden ser líneas de descanso o líneas de

resorción.

Línea de crecimiento detenido (LAG): resting line o línea de descanso. Se

presentan solas o agrupadas en annuli y se corresponden con un temporario

pero completo cese de crecimiento, junto con los annuli son utilizadas para la

estimación de edades individuales. Pueden ser depositadas en tejido óseo

primario como segundario, e.g., en osteones secundarios.

Línea de resorción (LR): son líneas de cementación que tienen forma irregular

porque se presentan en superficies óseas previamente reabsorbidas.


2019

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Marcas de crecimiento (MC): todas las variaciones de tasas de crecimiento

que muestra el tejido óseo. En vertebrados las marcas de crecimiento pueden

constituir zonas, annuli y líneas de descanso, e.g., líneas de crecimiento

detenido.

Región Médular (RM): el término hace referencia al aspecto topográfico de la

arquitectura ósea. La región médular es la parte central más interna o profunda

de un hueso.

Osteocitos (OC): derivan de osteoblastos, son incluidos en la matriz ósea

mineralizada quedando encerrado dentro de su correspondiente cavidad,

llamada laguna (lacuna).

Osteoclastos (OCL): células fagocitarias capaces de erosionar el hueso, y

junto con los osteoblastos, son importantes en el recambio y remodelación

constante del hueso.

Osteón primario (OP): canal vascular rodeado de tejido lamelar concéntrico,

sin línea de resorción.

Osteón secundario (OS): sinónimo de sistema harversiano. Laguna erosional

secundariamente rellenada con lamelas de hueso concéntricas, depositadas

centrípetamente, y delimitado por una línea de resorción. El canal vascular que

se encuentra dentro del OS es llamado canal haversiano.

Osteosclerosis: proceso en el cual la estructura interna de los huesos se

transforma de un tejido óseo esponjoso a uno compacto.

Paquiosteosclerosis: es la combinación en un mismo hueso de paquiostosis

presente en el córtex externo, y osteosclerosis en la región interna medular.


2019

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Paquiostosis s.s.: hiperplasia del hueso compacto periosteal en el

endoesqueleto, o de las capas externas del hueso dermal en el esqueleto

dermal (Ricqlès y Buffrénil, 2001).

Remodelación ósea (RO): normal y más o menos continua remodelación de

hueso que envuelve un proceso doble de resorción ósea y redepositación.

Tiene lugar dentro y en la periferia de los huesos. Puede afectar tejido primario

y secundario, compacto como también esponjoso.

Resorción ósea (RSO): envuelve dos proceso: la osteoclasia, que es la

erosión de superficies óseas por osteoclastos y la osteólisis periosteocítica, que

es la resorción ósea por osteocitos en la propia periferia.

Sistema circunferencial externo (SCE): el mismo refiere a un tejido periosteal

depositado en la porción más periférica de los huesos, típicamente avascular, y

cuya matriz es lamelar o pseudolamelar. La misma puede presentar una serie

de líneas de crecimiento detenido fuertemente agrupadas.

Tejido compacto (TCO): categoría macroscópica de la arquitectura del hueso,

el tejido óseo forma una masa compacta sin espacios visibles.

Tejido cortical (TC): capa de hueso compacto, usualmente es avascular o

tiene baja vascualrización.

Tejido esponjoso (TE): categoría macroscópica de la arquitectura del hueso;

el tejido óseo está compuesto por finas trabéculas que se entrecruzan en

distintas direcciones formando un reticulado, cuyos huecos intercomunicantes

están ocupados por médula ósea.

Tejido haversiano (TH): sucesivas generaciones de osteonas secundarias

cercanamente empaquetadas que se interceptan unas con otras.


2019

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Tejido lamelar (TL): matriz ósea que contiene una alta organización espacial.

Generalmente el hueso lamelar se presenta como finas capas claras y oscuras

bajo microscopio de luz polarizada. Se encuentra formando lamelas en los

osteones primarios y secundarios, así como también en trabéculas de hueso

esponjoso.

Tejido óseo trabecular (cancellous, esponjoso) (TOT): área construida por

una malla de hueso trabecular entre capas internas y externas de tejido

compacto.

Tejido primario (TP): corresponde al hueso depositado donde anteriormente el

tejido óseo no existía.

Tejido secundario (TS): corresponde a la depositación ósea donde un tejido

óseo anterior ha sido resorbido. Típicamente está asociado con líneas de

resorción.

Tejido trabecular (TT): es un tipo de hueso esponjoso en el cual las trabéculas

muestran un arreglo espacial tridimensional preciso, el cual refleja fuerzas

mecánicas actuando en el hueso.

Zonas (Z): corresponde a un período de una tasa de crecimiento; son áreas

más densas que un annulus o una resting line, línea de crecimiento detenido o

línea de descanso.

2.6. Abreviaturas institucionales

MLP – Museo de Ciencias Naturales de La Plata

MLP-Ph – Museo de La Plata, colección de paleohistología

UNRN – Universidad Nacional de Río Negro


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CAPÍTULO 3 – RESULTADOS

3.1. Descripciones paleohistológicas

Elasmosauridae indet.

Vértebra Cervical

Microanatomía (Fig. 2): se observa una capa de tejido compacto en la

región cortical y tejido esponjo compactado en la región medular. En la parte

más interna de la región medular el tejido se torna más compacto. La sección

anterior carece de cavidad medular y no presenta canales sanguíneos. En la

sección media, si bien se observa un espacio central, el mismo no constituye

una verdadera cavidad medular sino un espacio conformado por la confluencia

de los canales sanguíneos, los cuales se continúan desde la base de la

vértebra hasta el margen dorsal y se diversifican en cuatro canales de menor

calibre. El relleno sedimentario invade estos canales identificando su

continuidad a través de toda la sección delgada. En la sección posterior no es

posible ver los canales sanguíneos principales, no obstante, es posible

distinguir dos canales de menor calibre que se proyectan desde el centro del

centro a la región externa. En dicha sección se observa una mayor

compactación en la región interna del centro vertebral y en la región dorsal y

ventral de la región cortical. De igual modo, el tejido cortical sólo se puede

apreciar con mayor detalle sobre el margen dorsal y ventral de la región

externa del centro vertebral.

Histología:


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Sección anterior (MLP-Ph 122) (Fig. 4A): En la zona más externa de la

región cortical se observa un tejido primariamente avascular con una matriz

lamelar, con gran número de fibras de Sharpey y tres líneas de crecimiento

detenido. Esta región se encuentra ampliamente remodelada, observándose

osteones secundarios que invaden la corteza. La densidad de las fibras de

Sharpey aumenta sobre los márgenes a la altura donde articularían las costillas

cervicales (Fig. 4A). En la región medular predomina el tejido esponjoso

compactado secundariamente. En dicha región, los espacios intersticiales se

encuentran rodeados de tejido lamelar distribuido centrípetamente,

presentando claras líneas cementantes al igual que los osteones secundarios.

Estos espacios son de forma irregular y no presentan una orientación

determinada, aunque se observa que estas cavidades se expanden

ligeramente hacia la región cortical. En la zona más interna de la región

medular, predomina un tejido denso con presencia de osteones secundarios,

los cuales presentan claras líneas cementantes y se encuentran conectados

por canales de Volkmann. La vascularización es principalmente longitudinal y

las lagunas de osteocitos son ovaladas y se hayan orientadas según la

disposición de las fibras. La remodelación ósea de la sección es elevada,

siendo la sección anterior de la vértebra seccionada la que presenta mayor

grado de remodelación.

Sección media (MLP-Ph 123) (Fig. 4B, C y D): En los márgenes dorsal y

ventral de la región cortical, se encontró hueso zonal. En el margen dorsal de la

región cortical, se detectaron cinco zonas con tejido pseudolamelar y osteones

secundarios, y cinco annuli de tejido lamelar con osteocitos regulares (Fig. 4B).

Además, se detectaron hasta 10 líneas de crecimiento detenido, distribuidas en


2019

34

pares dentro de los annuli. En el margen ventral de la región externa, el hueso

zonal contiene las mismas características pero la remodelación ósea invade el

tejido, identificando hasta tres zonas, tres annuli y seis líneas de crecimiento

detenido (Fig. 4C). Si bien la vascularización es mayormente longitudinal, se

lograron apreciar algunos canales circunferenciales, paralelos a las líneas de

crecimiento detenido. A lo largo de región cortical se observaron algunas

osteones secundarios, con claras líneas cementantes, donde algunos conectan

entre sí por medio de canales de Volkmann. Las lagunas de osteocitos son

ovaladas y siguen la orientación de las lamelas. En el tejido cortical se aprecian

varias fibras de Sharpey. La región medular se encuentra constituida por un

tejido trabecular. Los espacios intertrabeculares están recubiertos por tejido

lamelar y poseen líneas cementantes. Dichos espacios se elongan y orientan

radialmente, y a su vez, se expanden hacia la región cortical. En la parte más

interna de la región medular, se observan gran cantidad de osteones

secundarios bien desarrollados, conectadas entre sí por canales de Volkmann

y con distinguidas líneas cementantes. En esta región se aprecian los canales

sanguíneos rodeados por tejido lamelar (Fig. 5D). Si bien la remodelación

invade el tejido cortical, es más moderada en comparación con las otras

secciones cervicales.

Sección posterior (MLP-Ph 124) (Fig. 4E y F): la región cortical de la

sección está compuesta por un tejido denso de osteones secundarios. La

vascularización es mayormente longitudinal y los osteocitos son ovalados.

Sobre el margen dorsal de dicha región se observa el desarrollo de hueso

zonal, el cual está constituido por tres zonas, tres annuli y cinco líneas de

crecimiento detenido con presencia de fibras de Sharpey. Estas líneas de


2019

35

crecimiento detenido se encuentran contenidas dentro del tejido óseo de los

annuli. Sobre el margen ventral de la región cortical, el grado de remodelación

está muy desarrollado, lo cual dificulta distinguir las líneas de crecimiento. En la

región medular predomina un tejido trabecular (Fig. 4E). Las trabéculas están

formadas de tejido lamelar. Algunas trabéculas presentan una forma irregular,

mientras otras presentan una forma elongada y una orientación radial.

Independientemente de la forma de los espacios intersticiales, estos se

expanden siguiendo la orientación de los procesos transversos y el arco neural.

En la zona interna de la región medular predomina un tejido denso de osteones

secundarios (Fig. 4F). Estos se distinguen entre sí por líneas cementantes.


2019

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Figura 4. Plesiosaurio (MLP 93-XII-20-1). Secciones del centro vertebral cervical. A) MLP-Ph

122 región cortical. B y C) MLP-Ph 123 región cortical. D) MLP-Ph 123 región medular. E y F)

MLP-Ph 124 región medular. Abreviaturas: cs, canal sanguíneo; cv, canal vascular; fs, fibras

de Sharpey; lag, líneas de crecimiento detenido; os, osteones secundarios; tl, tejido lamelar. A-

F con luz normal. Escala = 400 µm.

Vértebra Pectoral

Microanatomía (Fig. 2): El tejido óseo que compone el centro vertebral

está constituido por tejido compacto hacia la región cortical y por un extenso


2019

37

desarrollo de tejido trabecular compactado hacia la región medular. Asimismo

la región medular presenta numerosos espacios intersticiales. La vértebra

pectoral contiene dos forámenes nutricios que se continúan hacia el interior del

centro vertebral a través de canales. Desde el interior del centro vertebral

emergen aproximadamente 12 canales de menor calibre. Dichos canales se

encuentran rellenos por sedimentos que ayudan al reconocimiento de los

mismos. La sección pectoral presenta el mayor número de canales sanguíneos

de todos los elementos vertebrales analizados. Al igual que la vértebra cervical,

la región cortical y la zona más interna de la región medular del centro vertebral

presentan mayor compactación ósea. Sobre el margen dorsal se preserva

mejor el tejido cortical.

Histología:

Sección media (MLP-Ph 121) (Fig. 5): en la región cortical, sobre el margen

dorsal, se identificó un sistema circunferencial externo (SCE). El mismo

presenta una matriz lamelar, con nueve líneas de crecimiento detenido, donde

algunas convergen con la vascularización (Fig. 5A). Las lagunas de osteocitos

son discoidales, poseen un reducido desarrollo de canaliculi y se orientan

según la distribución de las lamelas. En cuanto a la vascularización es

plexiforme, los canales vasculares secundarios son mayormente longitudinales

y en menor medida, circulares y radiales. A su vez, se observan fibras de

Sharpey distribuidas en paquetes a lo largo de la superficie de la sección, e

incluso algunas de estas fibras ingresan a las extensiones de los canales

sanguíneos (Fig. 5B). La región medular de la sección presenta un tejido

trabecular bien desarrollado, donde los espacios intersticiales contienen

láminas de tejido lamelar (Fig. 5C). Dichos espacios se expanden hacia la


2019

38

región cortical del centro vertebral y se encuentran elongados y orientados

radialmente. Dentro de algunos espacios intertrabeculares es posible distinguir

precipitaciones tabulares de cristales castaños con hábito acicular en vista

transversal (Fig. 5D), que probablemente se correspondan con minerales

carbonáticos (M. Tunik, com. pers.). Por su parte, en la parte más interna de la

región medular, se puede identificar un tejido compacto de osteones

secundarios, con claras líneas cementantes (Fig. 5E). La remodelación ósea es

elevada, pudiendo distinguir numerosos osteones secundarios invadiendo los

márgenes dorsal y ventral de la región cortical. Los canales sanguíneos

principales y los de menor calibre, se hayan tapizados por tejido lamelar (Fig.

5F).


2019

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Figura 5. Plesiosaurio (MLP 93-XII-20-1). Secciones del centro vertebral pectoral. A) MLP-Ph

121 región cortical. B, C, D, E y F) MLP-Ph 121 región medular. Abreviaturas: cs, canal

sanguíneo; cv, canal vascular; fs, fibras de Sharpey; lag, líneas de crecimiento detenido; os,

osteones secundarios; tl, tejido lamelar. A, B, C, D y E con luz normal. F con luz polarizada.

Escala = 400 µm.

Vértebra Dorsal

Microanatomía (Fig. 2): Macroscópicamente la vértebra dorsal exhibe

un tejido compacto en la región cortical y un tejido esponjoso compactado


2019

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secundariamente en la región medular. En la sección media existe una región

medular en donde convergen dos canales sanguíneos, los cuales se continúan

desde el margen ventral hasta el margen dorsal del centro. En general, la

compactación es mayor en la región cortical y en la zona más interna del centro

vertebral, aunque en la sección posterior esta diferenciación es más sutil,

debido al extenso desarrollo de hueso esponjoso.

Histología:

Sección anterior (MLP-Ph 125) (Fig. 6A y B): el tejido cortical sólo se

preservó en la zona ventral de la sección. Sobre el margen ventral de la región

cortical, se encontró un pequeño segmento de un sistema circunferencial

externo, muy remodelado e invadido por osteones secundarios. Allí mismo se

detectaron cuatro líneas de crecimiento detenido y no se observaron fibras de

Sharpey (Fig. 6A). El resto de la matriz está compuesta por un tejido denso de

osteones, los cuales presentan líneas de cementación. Hacia el centro de la

muestra el tejido se torna ligeramente esponjoso mostrando espacios

trabeculares irregulares y elongados, los cuales se expanden ligeramente hacia

la región cortical. Estos espacios intersticiales están revestidos por tejido

lamelar. En comparación con las secciones de la vértebra cervical, el desarrollo

de este tejido trabecular no es muy extenso. En la región más interna del centro

vertebral, el grado de compactación es notablemente mayor. El tejido se

encuentra altamente remodelado con osteones secundarios que conectan por

medio de canales de Volkmann (Fig. 6B). La vascularización es mayormente

longitudinal. Los osteocitos son ovalados y se orientan según en eje de las

fibras.


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Sección media (MLP-Ph 126) (Fig. 6C, D y E): en la región cortical de la

sección sobre el margen ventral y los laterales (derecho e izquierdo) del centro

vertebral se encontró hueso zonal. Se observa en el margen ventral, al menos

ocho zonas, nueve annuli y diez líneas de crecimiento detenido (Fig. 6C). El

tejido cortical presenta osteones secundarios definidos por líneas cementantes,

los mismos invaden el hueso zonal, denotando una extensa remodelación

ósea. Sin embargo, la remodelación ósea es menor en el margen ventral de la

corteza. El tejido presenta a su vez osteocitos ovalados con escaso desarrollo

de canaliculi. En el borde del centro vertebral no se hallaron fibras de Sharpey.

Al igual que la sección anterior, en la región medular predomina un tejido

trabecular compactado, con escaso desarrollo de espacios intertrabeculares.

Los espacios intertrabeculares se encuentran revestidos por varias láminas de

tejido lamelar (Fig. 6D), pero tienen una distribución radial dentro del centro

vertebral y solo se expanden hacia la región dorsal del córtex. Por otro lado, la

zona más interna de la región medular está compuesta por un tejido denso de

osteones secundarios definidos por líneas cementantes (Fig. 6E). En cuanto a

los canales sanguíneos, presentan un revestimiento de tejido lamelar pero no

en toda su extensión.

Sección posterior (MLP-Ph 127) (Fig. 6F): se observa un grado de

compactación menor y espacios trabeculares más grandes que en el resto de

las secciones de la vértebra dorsal. Sin embargo, se aprecia un ligero aumento

de compactación sobre la región medular y la región cortical. La región cortical

está compuesta por una matriz densa de osteones secundarios. Los canales

vasculares son longitudinales. Sobre el margen ventral del tejido cortical se

observaron líneas de crecimiento, pero debido a la extensa remodelación ósea,


2019

42

se pudieron registrar tres líneas de crecimiento detenido (Fig. 6F). Sobre el

borde del centro, no se observaron fibras de Sharpey. A diferencia con el resto

de los cortes transversales de ésta vértebra, la diferenciación entre el tejido

medular y cortical es más difusa. La región medular muestra características

semejantes al tejido cortical. La región medular se encuentra compuesta por un

tejido trabecular compactado secundariamente con abundantes osteones

secundarios con claras líneas de cemento. Además estos canales vasculares

son longitudinales, las lagunas de osteocitos son ovaladas y están orientadas

según la distribución de las fibras. También se aprecian espacios

intertrabeculares de forma irregular pero con tamaños similares entre sí, los

cuales se expanden hacia la región cortical. Estos espacios se encuentran

revestidos por tejido lamelar.


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Figura 6. Plesiosaurio (MLP 93-XII-20-1). Secciones del centro vertebral dorsal. A) MLP-Ph

125 región cortical. B) MLP-Ph 125 región medular. C) MLP-Ph 126 región cortical. D y E) MLP-

Ph 126 región medular. F) MLP-Ph 127 región cortical. Abreviaturas: lag, líneas de crecimiento

detenido; os, osteones secundarios; tl, tejido lamelar. A, B, C, D, E y F con luz normal. Escala

400 µm.

Vértebra Caudal

Microanatomía (Fig. 2): El tejido óseo que compone el centro está

constituido, hacia la región cortical por tejido compacto y hacia la región


2019

44

medular por tejido esponjoso compactado secundariamente, este último con

abundantes espacios internos (bahías de erosión) delimitados por trabéculas

óseas. En la sección media (MLP-Ph 119) de la vértebra caudal se observa la

presencia de un foramen nutricio en la margen ventral, el cual se extiende

desde el borde inferior al centro de la sección en forma de canal. Desde el

interior del centro vertebral se extienden seis canales sanguíneos de menor

calibre, dos pares hacia los laterales (derecho e izquierdo) del centro y dos

hacia el margen dorsal. En las secciones transversales correspondientes a las

secciones anterior (MLP-Ph 118) y posterior (MPL-Ph 120) del centro vertebral,

no se observan canales y/o cavidades conspicuas, excepto por un pequeño

remanente de la cavidad central observable en la sección posterior, en su lugar

se observa un tejido esponjoso compactado. Al igual que con el resto de los

elementos vertebrales, se aprecia una mayor compactación en la región

medular y sobre el borde externo de la región cortical.

Histología:

Sección anterior (MLP-Ph 118) (Fig. 7A y B): en la región cortical sobre el

margen ventral, se observa el desarrollo de tejido lamelar con al menos 16

líneas de crecimiento detenido. Las ultimas capas de dicho tejido son

avasculares y representan un sistema circunferencial externo (Fig. 7A). En

algunos sectores de la sección delgada (e.g. margen derecho de la zona

ventral) dicha capa no puede observarse debido a un alto grado de

remodelación e invasión de osteones secundarios. En el margen ventral de la

región cortical y sobre los laterales a la altura de los procesos transversos se

observan abundantes fibras de Sharpey (Fig. 7B). Hacia la región medular, se

observa un tejido esponjoso compactado secundariamente con espacios


2019

45

intertrabeculares (espacios intersticiales). Dichos espacios son, en general, de

forma irregular, salvo a la altura de los procesos transversos y el arco neural

donde los mismos se expanden en dirección a estas estructuras. Los espacios

intersticiales se encuentran tapizados por varias capas de tejido lamelar. El

tejido presente en las trabéculas es un tejido lamelar donde las lagunas de

osteocitos son elongadas y se distribuyen según la orientación de las fibras,

con escaso desarrollo de canaliculi. En la parte más interna de la región

medular se desarrolla un tejido compacto formado por osteones secundarios

que conectan entre sí por canales de Volkmann. La vascularización es

principalmente longitudinal.

Sección media (MLP-Ph 119) (Fig. 7C y D): en la región cortical sobre el

margen ventral del centro vertebral se observa la presencia de dieciséis líneas

de crecimiento detenido, al igual que en la sección anterior las últimas capas

componen un sistema circunferencial externo. En algunos sectores de la

muestra (sobre el margen ventral) estas marcas de crecimiento han sido

invadidas por osteones secundarios. A nivel del arco neural es posible observar

la presencia de fibras de Sharpey. En la región medular se desarrolla un tejido

trabecular, donde los espacios trabeculares se encuentran tapizados por tejido

lamelar y algunos se elongan y expanden en dirección a los procesos

trasversos y el arco neural. Las lagunas de osteocitos presentes en dicho tejido

son ovaladas con su eje mayor orientado según la disposición de las fibras y

con escaso desarrollo de canaliculi. En la parte más interna de la región

medular, se observó un gran desarrollo de osteones secundarios (Fig. 7C)

fácilmente distinguibles por sus líneas de cementación. Estas estructuras están

interconectadas por medio de canales de Volkmann. En general la


2019

46

vascularización tiene una orientación longitudinal. En la región ventral se

distingue un amplio foramen nutricio que se continúa mediante un canal hasta

la región dorsal. El canal se halla delimitado por un tejido lamelar y presenta

abundantes fibras de Sharpey (Fig. 7D).

Sección posterior (MLP-Ph 120) (Fig. 7E y F): al igual que en las

secciones descriptas anteriormente, en el margen ventral del centro vertebral,

sobre la región cortical se observa tejido compacto lamelar, líneas de

crecimiento y el sistema fundamental externo. Dicho tejido contiene 20 líneas

de crecimiento detenido y abundantes fibras de Sharpey. De la misma forma

que al resto de las secciones caudales, los osteones secundarios invaden la

región cortical llegando hasta el SCE mostrando una profunda remodelación

ósea. En la región medular, predomina un tejido trabecular secundario (Fig.

7E). Los espacios intertrabeculares son de forma irregular y como en las

muestras anteriores, algunos presentan una orientación hacia el arco neural y

los procesos transversos. Los mismos se encuentran delimitados por tejido

lamelar. Las lagunas de osteocitos presentes en las trabéculas son de forma

ovaladas y se orientan según la distribución de las fibras. Ya en la parte más

interna de la región medular, el tejido se vuelve más denso y compacto,

apreciándose solamente osteones secundarios. A diferencia de la sección

anterior, se observa en el centro de la sección una pequeña cavidad remanente

de la cavidad central (Fig. 7F). La vascularidad en general, es longitudinal y

aumenta ligeramente sobre el borde de la dicha cavidad.


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Figura 7. Plesiosaurio (MLP 93-XII-20-1). Secciones del centro vertebral caudal. A y B) MLP-

Ph 118 región cortical. C y D) MLP-Ph 119 región medular. E y F) MLP-Ph 120 región medular.

Abreviaturas: cc, cavidad central; cs, canales sanguíneos; fs, fibras de Sharpey; lag, líneas de

crecimiento detenido; os, osteones secundarios; tl, tejido lamelar. A, B, C, D, E y F con luz

normal. Escala = 400 µm.


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3.2. Índice de compactación

A nivel macroscópico las secciones analizadas presentan un tejido

esponjoso trabecular. El grado de compactación del centro vertebral es variado,

observándose diferencias en los valores del índice de compactación (IC) a nivel

inter e intravertebral (Fig. 8). El la vértebra cervical el IC es de 44,67%, 46,51%

y de 50,55% en las secciones anterior (MLP-Ph 122), media (MLP-Ph 123) y

posterior (MLP-Ph 124) respectivamente. En la vértebra pectoral el IC es de

53,08% en la sección media (MLP-Ph 121). Debido a la presencia de fracturas

producto de los procesos tafonómicos de conservación de la vértebra dorsal, se

optó por seguir dos metodologías para definir el IC. La primera, contempla la

totalidad de la sección, incluyendo los espacios generados por fracturas (IC-1).

La segunda, las excluye (IC-2). Este último, se determinó calculando la media

de las dos partes que conformaban la sección. En la vértebra dorsal el IC-1 es

de 59,02%, 58,78% y de 45,50% en las secciones anterior (MLP-Ph 125),

media (MLP-Ph 126) y posterior (MLP-Ph 127) correspondientemente, mientras

que el IC-2 es de 64,88%, 58,58% y de 49,71% respectivamente (Fig. 9). En la

vértebra caudal el IC se tomó del trabajo de Talevi (2015), el cual es de 83%,

78% y 78,36 para las secciones anterior (MLP-Ph 118), media (MLP-Ph 119) y

posterior (MLP-Ph 120) respectivamente.


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Figura 8. Vista general y microanatomía de las secciones transversales. Índices de

compactación de las secciones cervical, pectoral, dorsal (IC-1), caudal. Escala = 1 cm. Figuras

de la vértebra caudal tomada de Talevi, 2015.


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Figura 9. Vista general y microanatomía de las secciones dorsales (IC-2). Escala = 1 cm.


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CAPÍTULO 4 – DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

4.1. Estadio ontogenético

Un problema común en la paleontología de vertebrados y en especial en

los estudios sobre plesiosaurios es generar divisiones taxonómicas o

diagnosticar clados de orden superior teniendo en cuenta variaciones

anatómicas que se deben, en realidad, a diferencias ontogenéticas (Welles,

1952; Persson, 1963; Carpenter, 1999; O’Gorman, 2013). Este problema

muchas veces es debido a la escasez de material diagnóstico, la existencia de

cambios ontogenéticos importantes, y la ausencia de series ontogenéticas más

o menos completas (Welles, 1952, 1962; Brown, 1981; Carpenter, 1996;

O'Keefe y Hiller, 2006). Por otro lado, la pedomorfosis es muy frecuente en los

reptiles marinos, lo que también dificulta el establecimiento de criterios para la

determinación de estadios ontogenéticos (Rieppel, 1989; Carroll, 1997;

O’Keefe, 2006; Araujo et al., 2015; Wintrich et al., 2017). No obstante, la

variación ontogenética en la morfología ósea de los plesiosaurios es conocida y

está bien documentada (Andrews, 1913; Welles, 1943; Brown, 1981; O'Keefe y

Hiller, 2006). En el caso particular de los plesiosaurios, Brown (1981) ha

propuesto una serie de criterios anatómicos/osteológicos para la determinación

de la clases de edad de los individuos, tales como el grado de fusión del arco

neural al centro vertebral. De acuerdo con lo propuesto por este autor, se

pueden utilizar clases de edad (grow stages) para nominar los estadios de


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desarrollo ontogenético de un individuo. Las clases de edades que Brown

propuso:

(1) Juvenil: aquella en la que los arcos neurales de las vértebras no están

fusionados al centro.

(2) Adulto: aquélla en la que la fusión de los arcos neurales ha tenido lugar.

(3) Senil: aquélla en la que el arco neural y centro vertebral están

fusionados y adicionalmente se observan otros caracteres de osificación

avanzada.

Sin embargo, la aplicación de este sistema presenta algunas

dificultades. No todos los arcos neurales se fusionan en el mismo momento

(Welles 1943; Gasparini et al., 2003; O'Gorman et al., 2011; O’Gorman, 2013) y

en los casos de fusión parcial, no deberían ser considerados como individuos

juveniles según la clasificación de Brown (1981) pero tampoco adultos, dado

que la fusión no es total.

Por otro lado, las definiciones de las clases de edades de Brown no

permiten trabajar directamente con materiales aislados. Si los arcos neurales

no se fusionan al centro vertebral todos en un mismo momento, el registro de

una sola vértebra fusionada no asegura que las demás vértebras de la columna

lo hayan estado. Incluso en algunas vértebras el arco neural no se fusiona

hasta un estadio ontogenético muy tardío (O´Gorman, 2013). De acuerdo con

O’Gorman (2013) en estos casos las clases de edades de Brown (1981)

pueden ser utilizadas pero con algunas consideraciones: se pueden describir

las características de un elemento (e.g., una vértebra puede tener

características juveniles o adultas) con cierto grado de independencia del

estado del individuo completo. En el caso del material analizado, todas las


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vértebras, representando diferentes secciones de la columna vertebral,

muestran el arco neural fusionado al cuerpo vertebral, pudiendo con esto

determinar que se trataría de un ejemplar adulto.

La microestructura ósea también ha sido propuesta como una

herramienta útil para determinar edades relativas. Tradicionalmente, se ha

sugerido que el grado de compactación de los huesos varía a lo largo de la

ontogenia de los plesiosaurios (Wiffen et al. 1995), diferenciando un patrón

típicamente juvenil, caracterizado por una compactación de la estructura

interna y un incremento de la masa ósea (tejido denso = paquiostótico sensu

stricto, Houssaye, 2009, 2013), de un patrón adulto muy esponjoso y

remodelado (tejido liviano = osteoporótico, e.g., Cruickshank et al., 1996;

Gasparini y Salgado, 2000; Fostowicz-Frelik y Gaździcki, 2001; Salgado et al.,

2007). Trabajos posteriores sugirieron que el grado de compactación no sería

un buen indicador de la edad relativa del individuo (Street y O’Keefe, 2010;

Liebe y Hurum, 2012; Talevi y Fernández, 2015). A nivel histológico, en

individuos adultos cabría esperar un mayor grado de remodelación ósea que en

estadios juveniles (Francillon-Vieillot et al., 1990; Chinsamy-Turan, 2005). A su

vez, la presencia de un sistema circunferencial externo indicaría que el

individuo ha alcanzado la madurez esquelética (Mitchell y Sander, 2014;

O´Keefe et al., 2019). La existencia de dicha capa, se ha utilizado

históricamente como indicador del cese del desarrollo en organismos con

crecimiento determinado (Reid, 1996; Chinsamy Turan, 2005).

En el caso del ejemplar MLP 93-XII-20-1, las características histológicas

observadas en las cuatro vertebras analizadas permiten indicar en

concordancia con las características osteológicas, que se trata de un individuo


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adulto. La presencia de un alto grado de remodelación, con osteones

secundarios bien desarrollados, presentes en la región cortical, incluso

llegando este frente de remodelación hasta la superficie ósea observado en

todas las vértebras analizadas (Fig. 4A,B y C; 5A; 6A, C y F; 7A y B), junto con

la presencia de tejido trabecular secundario en la región medular también

observado en todas las vértebras (Fig. 4D y E; 5C; 6B y D; 7C y E) y la

presencia de un sistema circunferencial externo presente en las vértebras

cervical, pectoral, dorsal y caudal permiten afirmar que el individuo había

alcanzado su madurez esquelética al momento de morir.

4.2. Marcas de crecimiento

El estudio de la histología ósea ha dado paso al desarrollo de la

esqueletocronología, término utilizado para definir la edad de un individuo o

ciclos de depositación ósea que indiquen cambios estacionales sobre la base

del estudio de las líneas de crecimiento retenidas en el tejido óseo. El análi

Análisis comparativo de la microestructura ósea y paleohistología … · 2019. 4. 8. · Garat,...

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